第1课时 化学反应的速率
知识点一
化学反应速率
1.下列关于化学反应速率的说法，不正确的是( )
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质
C．化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示
D．化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1
2．在2L的密闭容器中发生反应：A(g)＋2B(g)===3C(g)，经过3
min后A的物质的量由10
mol变为7
mol，则下面表示的反应速率正确的是( )
A．vA＝1
mol·L－1·min－1
B．vA＝3
mol·L－1·min－1
C．vA＝2
mol·L－1·min－1
D．vA＝0.5
mol·L－1·min－1
3．已知某反应的各物质浓度数据如下：
aA(g)＋bB(g)??2C(g)
起始浓度(mol·L－1)
3.0
1.0
0
2
s末浓度(mol·L－1)
1.8
0.6
0.8
据此可推算出上述反应化学方程式中，各物质的化学计量数之比是( )
A．9︰3︰4
B．3︰1︰2
C．2︰1︰3
D．3︰2︰1
4．在一定条件下，反应N2＋3H2??2NH3，在2
L密闭容器中进行，5
min内氨的质量增加了1.7
g，则反应速率为( )
A．v(NH3)＝0.02
mol/(L·min)
B．v(N2)＝0.005
mol/(L·min)
C．v(NH3)＝0.17
mol/(L·min)
D．v(H2)＝0.03
mol/(L·min)
5．反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为：
①v(A)＝0.15
mol/(L·s) ②v(B)＝0.6
mol/(L·s)
③v(C)＝0.5
mol/(L·s)
④v(D)＝0.45
mol/(L·s)
则反应进行由快到慢的顺序为( )
A．④>③>①>②
B．②>④>③>①
C．②>③>④>①
D．④>③>②>①
6．在2L容积不变的容器中，发生N2
＋3H2??2NH3的反应。现加入4
mol
H2和4
mol
N2,10
s内用H2表示的反应速率为0.12
mol/(L·s)，则10
s后容器中N2的物质的量是( )
A．1.6
mol
B．2.8
mol
C．3.2
mol
D．3.6
mol
7．反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，经2
min
B的浓度减小0.6
mol/L。对此反应速率的正确表示是( )
A．用A表示的反应速率是0.8
mol/(L·s)
B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3︰2︰1
C．在2
min末时的反应速率，用反应物B来表示是0.3
mol/(L·min)
D．在这2
min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的
8．(双选)已知某条件下，合成氨反应的数据如下：
N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)
起始浓度/mol·L－1
1.0
3.0
0.2
2
s末浓度/mol·L－1
0.6
1.8
1.0
4
s末浓度/mol·L－1
0.4
1.2
1.4
当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是( )
A．2
s末氨气的反应速率＝0.4
mol·(L·s)－1
B．前2
s时间内氨气的平均反应速率＝0.4
mol·(L·s)－1
C．前4
s时间内氨气的平均反应速率＝0.3
mol·(L·s)－1
D．2～4
s时间内氨气的平均反应速率＝0.3
mol·(L·s)－1
知识点二
影响化学反应速率的因素
9.在可逆反应中，改变下列条件一定能加快反应速率的是( )
A．加热
B．增大压强
C．增大反应物的量
D．分离出生成物
10．对10
mL
1
mol/L的盐酸与一小块大理石的化学反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，下列措施能使化学反应速率提高的是( )
A．降低温度
B．增加大理石的量
C．增加盐酸的浓度
D．加入5
mLH2O
11．(双选)常温下用过量铁片与稀硫酸反应制取氢气，下列措施可提高H2生成速率的有( )
A．不用铁片，改用铁粉
B．加入少量Na2SO4溶液
C．将稀硫酸换为98%的硫酸
D．向H2SO4中通入HCl气体
12．纳米是长度单位，1纳米等于1×10－9米，物质的颗粒达到纳米级时，具有特殊的性质。例如将单质铜制成“纳米铜”时，具有非常强的化学活性，在空气中可以燃烧。下列对“纳米铜”的有关叙述正确的是( )
A．“纳米铜”是一种胶体
B．“纳米铜”与铜是同位素
C．“纳米铜”颗粒更细小，反应时接触面积大，反应速率快
D．常温下“纳米铜”比铜片的还原性强，反应时反应速率快
13．将等质量的两份锌粒a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加少许胆矾晶体，下列各图表示产生氢气的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是( )
14．把下列4种X的溶液，分别加入盛有10
mL
2
mol·L－1的盐酸的烧杯中，并均加水稀释至50
mL，此时X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最大的是( )
A．20
mL,2
mol·L－1
B．10
mL,5
mol
·L－1
C．10
mL,3
mol·L－1
D．20
mL,3
mol·L－1
15．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小的排列顺序正确的是( )
甲：500
℃，10
mol
SO2和5
mol
O2反应
乙：500
℃，V2O5作催化剂，10
mol
SO2和5
mol
O2反应
丙：450
℃，8
mol
SO2和5
mol
O2反应
丁：500
℃，8
mol
SO2和5
mol
O2反应
A．甲、乙、丙、丁
B．乙、甲、丙、丁
C．乙、甲、丁、丙
D．丁、丙、乙、甲
16．下列各组反应(表中物质均为反应物)，在反应刚开始时，放出H2的速率最快的是( )
选项
金属(粉末状)/mol
酸的浓度及体积
反应温度
A
Mg
0.1
8
mol·L－1硝酸10
mL
60
℃
B
Mg
0.1
3
mol·L－1盐酸10
mL
60
℃
C
Fe
0.1
3
mol·L－1盐酸10
mL
60
℃
D
Mg
0.1
3
mol·L－1硫酸10
mL
60
℃
关键能力综合练
进阶训练第三层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．已知吸热反应C＋CO2(g)??2CO的反应速率为v1，放热反应N2＋3H2??2NH3的反应速率为v2。对于上述两个反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为( )
A．均增大
B．均减小
C．v1增大，v2减小
D．v1减小，v2增大
2．将5.6
g铁粉投入足量的100
mL
2mol·L－1稀硫酸中，2
min时铁粉刚好完全溶解。下列有关这个反应的反应速率表示正确的是( )
A．铁的反应速率为0.5
mol·L－1·min－1
B．硫酸的反应速率为0.25
mol·L－1·min－1
C，硫酸亚铁的生成速率为0.5
mol·L－1·min－1
D．氢气的反应速率为0.5
mol·L－1·min－1
3．某温度时，物质的量均为2
mol的两种气体X2、Y2，在2L密闭容器中反应生成气体Z，某一时刻测得X2、Y2、Z的物质的量浓度分别为c(X2)＝0.4
mol·L－1、c(Y2)＝0.6
mol·L－1、c(Z)
＝0.4
mol·L－1，则该反应的化学方程式是( )
A．3X2＋2Y2===2X3Y2
B．2X2＋Y2===2X2Y
C．3X2＋Y2===2X3Y
D．2X2＋3Y2===2X2Y3
4．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间(t)产生氢气体积(V)的数据，根据数据绘制如图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
组别
c(HCl)/(mol·L－1)
温度/℃
状态
①
2.0
25
块状
②
2.5
30
块状
③
2.5
50
粉末状
④
2.5
30
粉末状
A.④—③—②—①
B．①—②—③—④
C．③—④—②—①
D．①—②—④—③
5．在298
K时，实验测得溶液中的反应：H2O2＋2HI===2H2O＋I2，在不同浓度时的化学反应速率见表，由此可推知当c(HI)＝0.500mol·L－1，c(H2O2)＝0.400mol·L－1时的反应速率为( )
实验编号
1
2
3
4
5
c(HI)/mol·L－1
0.100
0.200
0.300
0.100
0.100
c(H2O2)/mol·L－1
0.100
0.100
0.100
0.200
0.300
v/mol·L－1·s－1
0.00760
0.0153
0.0227
0.0151
0.0228
A.0.0380
mol·L－1·s－1
B．0.152
mol·L－1·s－1
C．0.608
mol·L－1·s－1
D．0.760
mol·L－1·s－1
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．在密闭系统中有反应C(s)＋CO2
(g)2CO(g)，能使反应速率加快的措施是( )
①通过减小容器体积增大压强
②升高温度 ③将炭粉碎 ④通入CO2 ⑤增加炭的量 ⑥恒容条件下通入N2
A．①②③⑥
B．①②④⑥
C．①②③④
D．①②③④⑤
7．某实验探究小组研究320
K时N2O5的分解反应：2N2O5??4NO2＋O2。如图是该小组根据所给表格中的实验数据绘制的。下列有关说法正确的是( )
t/min
0
1
2
3
4
c(N2O5)/(mol·L－1)
0.160
0.114
0.080
0.056
0.040
c(O2)/(mol·L－1)
0
0.023
0.040
0.052
0.060
A.曲线Ⅰ是NO2的浓度变化曲线
B．曲线Ⅱ是N2O5的浓度变化曲线
C．N2O5的浓度越大，反应速率越快
D．O2的浓度越大，反应速率越快
8．向容积为2
L的密闭容器中充入2
mol
A气体和1
mol
B气体，在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)??3C(g)；经2
s后达到平衡，测得C气体的浓度为0.6
mol·L－1。下列说法中正确的是( )
A．用物质A表示该反应的平均速率为0.2
mol·L－1·s－1
B．用物质B表示该反应平均反应速率为0.2
mol·L－1·s－1
C．平衡时物质A与B的转化率相等
D．平衡时物质B的浓度为0.2
mol·L－1
9．反应4A(g)＋5B(g)??4C(g)＋6D(g)，在5
L的密闭容器中进行，反应开始时A为1
mol，半分钟后，C的物质的量增加了0.30
mol。下列叙述正确的是( )
A．容器中D的物质的量减少了0.45
mol
B．A的平均反应速率是0.010
mol·L－1·s－1
C．容器中A、B、C、D的物质的量之比一定是4︰5︰4︰6
D．容器中A的转化率为30%
三、非选择题
10．(1)为了进一步研究硫酸铜的量对锌与硫酸反应生成氢气速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验混合溶液
A
B
C
D
E
F
4
mol/L
H2SO4(mL)
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液(mL)
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O(mL)
V7
V8
V9
V10
10
0
其中：V1＝______，V6＝______，V8＝______。
(2)在反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)中，若以N2表示的该反应的化学反应速率为0.2
mol/(L·min)，则以H2表示此反应的化学反应速率为________
mol/(L·min)。
(3)在5
L的恒容密闭容器中，充入0.1
mol
N2和0.4
mol
H2，在一定条件下发生反应，2
s后测得N2的物质的量为0.09
mol，则以NH3的浓度变化表示的反应速率为________
mol/(L·s)。
(4)将0.2
mol
NH3充入容积为10
L的恒容密闭容器中，某温度下发生反应2NH3(g)??N2(g)
＋3H2(g)，在0～2
s内，消耗NH3的平均速率为0.002
mol/(L·s)，则在2
s时，容器中生成________
mol
H2，此时NH3的物质的量浓度为________
mol/L。
学科素养升级练
进阶训练第三层
1．(素养题——证据推理与模型认知)将久置在空气中的锌粒投入稀硫酸中，测得锌粒和硫酸反应产生氢气的速率v(H2)与反应时间t的关系曲线如图所示。下列推论不正确的是( )
A．O→a段由于是锌粒表面的氧化物与酸的反应，所以未产生气体
B．b→c段产生氢气的速率增大较快的主要原因是温度升高
C．c时刻反应生成的H2的量最多
D．c时刻之后产生氢气的速率减小的主要原因是溶液中c(H＋
)减小
2．某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定，在一定温度下，获得如下实验数据：
实验序号
初始浓度c/(mol·L－1)
溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.001
0
290
②
1.60
0.20
0.001
0
145
③
0.80
0.40
0.001
0
145
④
0.80
0.20
0.002
0
580
分析实验数据所得出的结论不正确的是( )
A．增大c(
CH3COCH3)，v(Br2)增大
B．实验②和③的v(
Br2)相等
C．增大c(
HCl)，v(Br2)增大
D．增大c(
Br2)，v(Br2)增大
3．将6
mol
CO2和8
mol
H2充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变)，发生反应CO
2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)。测得H2的物质的量随时间的变化如图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在0～3
min内CO2的平均反应速率是( )
A．0.5
mol·L－1·min－1
B．0.1
mol·L－1·min－1
C．0
mol·L－1·min－1
D．0.25
mol·L－1·min－1
4．某化学小组研究外界条件对反应速率的影响，进行如下实验：
[实验原理]2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
[实验内容]
实验编号
室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色退至无色所需时间/min
0.6
mol·L－1H2C2O4溶液
H2O
0.2
mol·L－1KMnO4溶液
3
mol·L－1稀硫酸
1
3.0
2.0
3.0
2.0
4.0
2
3.0
3.0
2.0
2.0
5.2
3
3.0
4.0
1.0
2.0
6.4
请回答：
(1)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是__________________________。
(2)利用实验1中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v(KMnO4)＝____________。
(3)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2＋)随时间变化趋势的示意图，如图甲所示。但乙同学查阅已有的资料发现，该实验过程中n(
Mn2＋)随时间变化的趋势应如图乙所示。
该小组同学根据如图所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究：
①该小组同学提出的假设是
________________________________________________________________________。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。
实验编号
室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色退至无色所需时间/min
0.6
mol·L－1H2C2O4溶液
H2O
0.2
mol·L－1KMnO4溶液
3
mol·L－1稀硫酸
再向试管中加入少量固体
4
3.0
2.0
3.0
2.0
_______
t
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第二节 化学反应的速率与限度
第1课时 化学反应的速率
必备知识基础练
1．答案：C
解析：化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示，而不采用物质的质量或物质的量。
2．答案：D
解析：经过3
min后A的物质的量由10
mol变为7
mol，则A的物质的量减少了10
mol－7
mol＝3
mol，浓度的减少量是＝1.5
mol·L－1，所以用物质A表示的反应速率vA＝＝0.5
mol·L－1.min－1，D正确。
3．答案：B
解析：各物质的反应速率之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。v(A)＝＝0.6
mol/(L·s)，v(B)＝＝0.2
mol/(L·s)，v(C)＝＝0.4
mol/(L·s)，化学计量数之比为0.6︰0.2︰0.4，即3︰1︰2。
4．答案：B
解析：反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。1.7
g氨气是0.1
mol，所以氨气的反应速率是＝0.01
mol/(L·min)，A、C错误；用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比。
v(NH3)︰v(N2)
＝2︰1，则v(N2)＝0.005
mol/(L·min)，B正确；v(NH3)
︰v(H2)
＝2︰3，则v(H2)＝0.015
mol/(L·min)，D错误。
5．答案：D
解析：不同物质表示的速率与其化学计量数的比值越大，表示的反应速率越大，则①中＝0.15
mol/(L·s)；②中＝0.2
mol/(L·s)；③中＝0.25
mol/(L·s)；④中＝0.45
mol/(L·s)；所以反应进行由快到慢的顺序为④>③>②>①。
6．答案：C
解析：据速率之比等于化学计量数之比，得：v(H2)︰v(N2)＝3︰1，即v(N2)＝＝0.04
mol/(L·s)，10
s内转化的N2的物质的量为：0.04
mol/(L·s)×10
s×2
L＝0.8
mol，故10
s后容器中N2的物质的量为：4
mol－0.8
mol
＝3.2
mol。
7．答案：B
解析：反应物A是固体，浓度为常数，不用其表示反应的速率，A不正确；v(B)＝＝0.3
mol/(L·min)是2
min内的平均反应速率，而不是2
min末时的反应速率，C不正确；反应中B和C的化学计量数不同，表示的反应速率的值不同，D不正确。
8．答案：AD
解析：A项不符合平均反应速率的定义，2
s末的速率是瞬时速率，在本题条件下是不能求解的，A错误；氨气在0～2
s时间内，浓度的增加值为1.0
mol/L－0.2
mol/L＝0.8
mol/L，故前2
s氨气的平均反应速率＝0.8
mol/L÷2
s＝0.4
mol/(L·s)，B正确；前4
s内氨气的平均反应速率＝(1.4－0.2)
mol/L÷4s＝0.3
mol/(L·s)，C正确；2
s～4
s时间内氨气的平均反应速率＝(1.4－1.0)
mol/L÷(4－2)
s＝0.2
mol/(L·s)，D错误。
9．答案：A
解析：加热，温度升高，反应速率一定增大，A正确；对于有气体参与的反应，增大压强，反应速率增大，对于没有气体参与的反应，增大压强，反应速率不变，B错误；如果反应物是固体，增加固体反应物的量，反应速率不变，C错误；如果分离出的生成物是固体，反应速率不变，D错误。
10．答案：C
解析：降低温度，反应速率减慢，A错误；加入一定量的CaCO3，反应物的接触面不变，化学反应速率不变，B错误；增加盐酸的浓度，化学反应速率增大，C正确；加入5
mL
H2O，减小了反应物的浓度，化学反应速率减小，D错误。
11．答案：AD
解析：铁片与稀硫酸反应制取氢气的实质为：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。不用铁片，改用铁粉，可增大反应物的接触面积，提高生成氢气的速率，A正确；加入少量Na2SO4溶液，溶液总体积增大，H＋浓度减小，生成氢气的速率减慢，B错误；常温下，浓硫酸将Fe钝化，不产生氢气，C错误；向H2SO4中通入HCl气体，H＋浓度增大，产生氢气的速率加快，D正确。
12．答案：C
解析：胶体是由分散质和分散剂组成的混合物，“纳米铜”是纯净物，不是胶体，A错误；“纳米铜”与铜都是Cu元素的同种单质，只是颗粒大小不同，B错误；“纳米铜”颗粒更细小，反应时接触面积大，反应速率快，C正确；“纳米铜”与铜片的还原性相同，D错误。
13．答案：A
解析：将等质量的两份锌粒a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加少许胆矾晶体，锌粒会先与硫酸铜发生置换反应生成铜，锌、铜与稀硫酸会形成原电池，反应速率会加快，所以a中生成氢气的速率比b中的快，但a中已经有一部分锌与铜反应，所以产生的氢气会比b中的少，A正确。
14．答案：D
解析：反应物的浓度越大，反应速率越快。因为盐酸的物质的量浓度相同，体积相同，所以X的浓度越大，反应速率越大；又因为总体积相同，所以X物质的量越大，浓度越大。A项n＝cV＝0.02
mol/L×2
L＝0.04
mol；B项n＝cV＝0.01
mol/L×5
L＝0.05
mol；C项n＝cV＝0.01
mol/L×3
L＝0.03
mol；D项n＝cV＝0.02
mol/L×3
L＝0.06
mol；物质的量关系为D>B>A>C，D中X的浓度最大，反应速率最快。
15．答案：C
解析：温度高，浓度大，且使用催化剂，反应速率最快，乙组最快。其次是甲，最慢的是丙。
16．答案：D
解析：影响化学反应速率的主要因素是物质的本身性质，对于同一个化学反应，反应物浓度越大，温度越高，反应速率越大，硝酸与金属反应不生成氢气，A排除；活泼性Mg>Fe，Mg反应较快，C排除；D中氢离子浓度比B大，反应速率最快。
关键能力综合练
1．答案：A
解析：对于任何反应，升高温度，反应速率均增大，降低温度，反应速率均减小。
2．答案：C
解析：铁粉和稀硫酸反应的化学方程式为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，5.6
g
Fe的物质的量为＝0.1
mol，则参加反应的H2SO4的物质的量为0.1
mol，生成FeSO4的物质的量为0.1
mol。铁为固体，不能用其表示反应速率，A项错误；硫酸的反应速率为＝0.5
mol·L－1·min－1，B项错误；硫酸亚铁的反应速率等于硫酸的反应速率，为0.5
mol·L－1·min－1，C项正确；H2为气体，必须在密闭容器中方可用于表示反应速率，D项错误。
3．答案：A
解析：该时刻，n(X2)＝c(X2)×2
L＝0.8
mol、n(Y2)＝c(Y2)×2
L＝1.2
mol、n(Z)＝c(Z)×2
L＝0.8
mol，则Δn(X2)＝2
mol－0.8
mol＝1.2
mol、Δn(Y2)＝2
mol－1.2
mol＝0.8
mol、Δn(Z)＝0.8
mol，化学方程式可写成3X2＋2Y2===2Z。根据质量守恒定律，Z的化学式为X3Y2或Y2X3，A项正确。
4．答案：C
解析：由图像可知，斜率越大反应速率越大，则反应速率为a>b>c>d；由表中数据可知，实验①温度最低，氢离子浓度最小并且固体表面积小，所以反应速率最慢，为d曲线；实验②和④温度和离子浓度都相同，④的固体接触面积大，所以④>②；实验③和④氢离子浓度和固体接触面积都相同，③温度高，所以③>④；因此③>④>②>①，即a、b、c、d分别为③－④－②－①。
5．答案：B
解析：对比实验1、2、3可知，反应速率v和c(HI)成正比，对比实验4、5可知反应速率v和c(H2O2)成正比，即速率与c(HI)成正比、与c(H2O2)成正比。当c(HI)＝0.100
mol·L－1，c(H2O2)＝0.100
mol·L－1，v＝0.00760
mol·L－1·s－1，所以当c(HI)＝0.500
mol·L－1，c(H2O2)＝0.400
mol·L－1时，v＝0.00760
mol·L－1·s－1×5×4＝0.152
mol·L－1·s－1，B正确。
6．答案：C
解析：①、④中，增大压强和通入CO2都是增大了反应物的浓度，使反应速率加快；②中升高温度，反应速率加快；③中将炭粉碎，增大了炭与CO2的接触面积，反应速率加快；⑤中增加炭的量，由于炭是固体，浓度不会改变，故不能使反应速率加快；⑥中恒容条件下通入N2，各物质的浓度不变，反应速率不变。
7．答案：BC
解析：结合表格中N2O5和O2的初始浓度可知曲线Ⅰ、Ⅱ分别是O2、N2O5的浓度变化曲线，A错误，B正确；利用表格中数据进行计算，无论是用N2O5的浓度变化量，还是用O2的浓度变化量得出的反应速率都随着反应的进行而减小，而随着反应的进行，N2O5的浓度减小，O2的浓度增大，C正确，D错误。
8．答案：AC
解析：C的浓度变化为0.6
mol·L－1，v(C)＝＝＝0.3
mol·L－1·s－1，速率之比等于化学计量数之比，所以v(A)＝v(C)＝0.2
mol·L－1·s－1，v(B)＝v(C)＝0.1
mol·L－1·s－1，A正确，B错误；A、B化学计量数之比为2︰1，参加反应的A、B的物质的量之比为2︰1，A、B的起始物质的量之比为2︰1，平衡时物质A与B的转化率相等，C正确；Δc(C)＝0.6
mol·L－1，根据2A(g)＋B(g)??3C(g)可知，Δc(B)＝Δc(C)＝0.2
mol·L－1，所以B平衡浓度为－0.2
mol/L＝0.3
mol·L－1，D错误。
9．答案：D
解析：C的物质的量增加了0.30
mol，根据方程式4A(g)＋5B(g)??4C(g)＋6D(g)可知，生成D的物质的量为0.45
mol，所以容器中D的物质的量增加了0.45
mol，故A项错误；v(C)＝＝0.002
mol·L－1·s－1，反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(A)＝v(C)＝0.002
mol·L－1·s－1故B项错误；半分钟后，容器中A、B、C、D的物质的量之比与反应开始时A、B、C、D的投入量及其转化率有关，由于反应开始时B、C、D的投入量及其转化率未知，故无法判断半分钟后容器中A、B、C、D的物质的量之比是否为4︰5︰4︰6，故C项错误；依据方程式可知，生成0.30
mol
C，一定消耗0.30
mol
A，所以A的转化率＝×100%＝30%，故D项正确。
10．答案：(1)30 10 19.5 (2)0.6 (3)0.002 (4)0.06 0.016
解析：(1)该实验目的是研究硫酸铜的量对锌与硫酸反应生成氢气速率的影响，所以要保证除了硫酸铜的浓度外，不改变其他物质的浓度，即保证各组实验中硫酸的浓度相同，则要保证混合后溶液的总体积相同，由此可知V1＝V2＝V3＝V4＝V5＝30，V5＋20＝V4
＋
V6
＋10＝V1＋0.5＋V8，即V1＝30，V6＝10，V8＝19.5。(2)化学反应速率之比等于化学反应系数之比，则v(H2)＝3v(N2)＝3×0.2
mol·L－1·min－1＝0.6
mol·L－1·min－1。(3)2
s后测得N2的物质的量为0.09
mol，在2
s内N2反应了0.1
mol－0.09
mol＝0.01
mol，v(N2)＝0.01
mol/5L÷2
s＝0.001
mol·L－1·s－1，则以NH3的浓度变化表示的反应速率为：v(NH3)＝2v(N2)＝2×0.001
mol·L－1·s－1＝0.002
mol·L－1·s－1。(4)2
s内NH3转化的物质的量为n(NH3)＝0.002
mol·L－1·s－1×2
s×10
L＝0.04
mol，则在2
s时，容器中生成的H2的物质的量为n(H2)＝1.5n(NH3)＝1.5×0.04
mol＝0.06
mol，此时NH3的物质的量浓度为c(NH3)＝＝0.016
mol·L－1。
学科素养升级练
1．答案：C
解析：久置在空气中的锌粒，表面有氧化物，开始时锌粒表面的氧化物与硫酸反应，不产生气体，A正确；锌与硫酸的反应为放热反应，反应放热使溶液的温度升高，反应速率增大，所以b→c段产生氢气的速率增大较快的主要原因是温度升高，B正确；该图是氢气的速率v(H2)与反应时间t的关系曲线图，c时刻产生H2的速率最快，不是产生H2的量最多，C错误；随着反应的进行，溶液中H＋浓度减小，反应速率逐渐减小，所以c时刻后反应速率减小的主要原因是溶液中H＋浓度减小，D正确。
2．答案：D
解析：对比①②组数据，可以判断增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大，故A正确；比较实验②和③数据，Br2的初始浓度相等，溴颜色消失所需的时间也相等，溴的反应速率相等，故B正确；比较①③数据可以判断增大c(HCl)，v(Br2)增大，故C正确；①④两组实验中CH3COCH3和HCl的初始浓度是相同的，④中Br2的初始浓度是①中的2倍，④中溴颜色消失所需时间也是①中的2倍，速率不变，故D错误。
3．答案：D
解析：由图可知，0～3
min内H2的物质的量的变化量是4.5
mol，则0～3
min内v(H2)＝＝
mol·L－1·min－1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(CO2)＝v(H2)＝0.25
mol·L－1·min－1。
4．答案：(1)其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大
(2)1.5×10－2mol·L－1·min－1
(3)①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2＋对该反应有催化作用) ②MnSO4 ③与实验1比较，溶液褪色所需时间短
解析：(1)从表中数据可知，其他条件相同时，增大KMnO4浓度，溶液褪色时间变短，反应速率增大。
(2)由表中数据可知实验1中草酸和高锰酸钾的物质的量之比为3︰1，草酸过量，高锰酸钾完全反应，其浓度变化量为＝0.06
mol·L－1，则反应速率v(KMnO4)＝＝1.5×10－2mol·L－1·min－1。
(3)①由图乙可知反应开始后速率增大得比较快，说明生成物中的MnSO4或Mn2＋可能为该反应的催化剂。②与实验1作对比，其他条件不变，加入硫酸锰，记录溶液褪为无色所需时间。③如果假设成立，即MnSO4或Mn2＋对该反应有催化作用，实验4与实验1比较，反应速率变快，溶液褪色所需时间短。
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-第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制
知识点一
化学反应的限度
1.对于可逆反应2SO2＋O2??2SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O原子( )
A．只存在于O2中
B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中
D．存在于SO2、O2和SO3中
2．化学反应H2(g)＋I2(g)??2HI(g)在持续加热的条件下进行，向密闭容器中充入2
mol
H2和3
mol
I2(g)，充分反应后，该密闭容器中( )
A．2
mol
H2已耗尽
B．3
mol
I2(g)已耗尽
C．HI的物质的量等于4
mol
D．HI的物质的量小于4
mol
3．下列关于化学反应限度的说法正确的是( )
A．当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B．可以通过延长化学反应时间改变化学反应限度
C．平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度不再改变
D．化学反应的限度不可以通过改变条件而发生改变
4．下列关于化学平衡的说法中，不正确的是( )
A．当可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率都为零
B．当可逆反应达到化学平衡时，正、逆反应速率一定相等
C．当可逆反应达到化学平衡后，改变某些条件可以使平衡破坏
D．当可逆反应达到平衡时，尽管正、逆反应都还在进行，但各物质的浓度保持不变
5.
向一密闭容器中放入1
mol
X，进行可逆反应2X(g)??3Y(g)，反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是( )
A．t1时，只有正反应
B．t2时，容器内有1.5
mol
Y
C．t2～t3时，反应不再发生
D．t2～t3时，X、Y的物质的量均没有发生变化
6．一定温度和压强下N2＋3H2??2NH3反应达到平衡后，下列说法中正确的是( )
A．N2与H2不再化合，NH3不再分解
B．N2、H2化合成NH3的反应速率等于NH3分解的反应速率
C．H2、NH3的体积分数相等
D．N2、H2、NH3的物质的量浓度相等
7．(双选)在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2
mol·L－1、0.1
mol·L－1、0.2
mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是( )
A．SO2为0.4
mol·L－1、O2为0.2
mol·L－1
B．SO2为0.25
mol·L－1
C．SO2为0.15
mol·L－1、SO3为0.25
mol·L－1
D．SO3为0.4
mol·L－1
8．可逆反应：2NO2(g)
??2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO2 ②单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2︰2︰1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦
B．②③⑤⑦
C．①③④⑤
D．全部
9．下列可以证明2HI(g)??H2(g)＋I2(g)已达平衡状态的是( )
①单位时间内生成n
mol
H2的同时生成n
mol
HI ②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 ③温度和体积一定时，混合气体密度不再变化 ④v(H2)＝v(I2)＝0.5v(HI) ⑤c(HI)︰c(H2)︰c(I2)＝2︰1︰1
⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化 ⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化 ⑧温度和压强一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化
A．②③④⑤⑥
B．②⑥⑦⑧⑨
C．①②⑥⑧
D．②⑥⑨
10．(双选)在一密闭容器中通入A、B、C三种气体，保持一定温度，在t1～t4
s时测得各物质的浓度如表，则下列判断正确的是( )
测定时刻/s浓度
t1
t2
t3
t4
c(A)/(mol·L－1)
6
3
2
2
c(B)/(mol·L－1)
5
3.5
3
3
c(C)/(mol·L－1)
1
2.5
3
3
A.在t3
s时反应已经停止
B．t3～t4
s内正、逆反应速率不相等
C．在容器中发生的反应为2A(g)＋B(g)??C(g)
D．在t2～t3
s内A的平均反应速率为
mol·L－1·s－1
知识点二
化学反应条件的控制
11.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( )
①提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点 ③将固体燃料粉碎 ④将液体燃料雾化处理 ⑤将煤进行气化处理 ⑥通入适当过量的空气
A．①③④⑤
B．②③⑤⑥
C．③④⑤⑥
D．①②③④
12．化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是( )
A．为防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆
B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C．为加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D．降温加快H2O2的分解速率
13．硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前硫酸的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2＋O22SO3的说法不正确的是( )
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为0
C．一定条件下，向某密闭容器中加入2
mol
SO2和1
mol
O2，则从反应开始到达平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等
D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
14．(双选)下列说法不正确的是( )
A．已知工业合成氨是一个放热的可逆反应，所以升高温度正反应速率减小，逆反应速率增大
B．实验室通过分解H2O2制备O2，加入MnO2后，反应速率明显加快
C．在2SO2＋O22SO3反应中，SO2的转化率不能达到100%
D．实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，碳酸钙块状越大，反应越快
15．下面是合成氨的简要流程示意图：
沿X路线回去的物质是( )
A．N2和H2
B．催化剂
C．N2
D．H2
16．安全性是汽车发展需要解决的重要问题，安全气囊设计的基本思路是在汽车发生碰撞时，迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子，使乘员扑在气袋上，避免或减缓人与汽车的二次碰撞，从而达到保护乘员的目的。气囊中的气体是由化学反应产生的，选择或设计化学反应时需要考虑下列哪些角度( )
①反应速率 ②反应限度 ③气体的量
④气体毒性
⑤反应的能量变化
A．①③④
B．①②③④
C．①②③④⑤
D．①③④⑤
关键能力综合练
进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．下列关于反应3B(g)??C(g)＋D(g)的说法不正确的是( )
A．某时刻测得v正(B)＝v逆(B)，说明反应达到了化学平衡状态
B．反应达到化学平衡后，反应物和生成物的浓度不再改变
C．反应达到平衡后，反应就停止了
D．上述反应中，B不可能全部转化为C和D
2．在一定温度下的恒容容器中，发生反应：2A(g)＋B(s)??C(g)＋D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的压强不变 ②混合气体的密度不变
③C(g)的物质的量浓度不变 ④容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2︰1︰1 ⑤单位时间内生成n
mol
C，同时生成n
mol
D ⑥单位时间内生成n
mol
D，同时生成2n
mol
A
A．①②⑤ B．②③⑤ C．②③⑥ D．①③⑥
3.
800
℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化如图所示。则以下说法错误的是( )
A．发生的反应可表示为2A(g)??2B(g)＋C(g)
B．前2
min
A的分解速率为0.1
mol/(L·min)
C．开始时，正、逆反应同时开始
D．2
min时，A、B、C的浓度之比为2︰3︰1
4．恒温下，物质的量之比为2︰1的SO2和O2的混合气体在容积为2
L的恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)(正反应为放热反应)：n(SO2)随时间变化关系如下表：
时间/min
0
1
2
3
4
5
n(SO2)/mol
0.20
0.16
0.13
0.11
0.08
0.08
下列说法正确的是( )
A．当容器中气体的密度不变时，该反应达到平衡状态
B．该反应进行到第3
min时，逆反应速率小于正反应速率
C．从反应开始到达到平衡，用SO3表示的平均反应速率为0.01
mol/(L·min)
D．容器内达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为5︰4
5．在4
L密闭容器中充入6
mol
A气体和5
mol
B气体，在一定条件下发生反应：3A(g)＋B(g)??2C(g)＋xD(g)，5
s达到平衡。达到平衡时，生成了2
mol
C，经测定D的浓度为0.5
mol·L－1，下列判断正确的是( )
A．x＝1
B．B的转化率为20%
C．平衡时A的浓度为1.50
mol·L－1
D．B的平均反应速率为0.2
mol·L－1·s－1
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．一定温度下，在某容器中进行如下可逆反应，当混合气体的平均摩尔质量不再改变时，能说明反应达到平衡状态的是( )
A．恒容时发生反应：A(g)＋B(g)??3C(g)
B．恒压时发生反应：A(g)＋B(g)??2C(g)
C．恒容时发生反应：A(g)＋2B(g)??2C(g)＋D(g)
D．恒压时发生反应：A(g)＋2B(g)??3C(g)＋D(s)
7.
向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，使反应SO2(g)＋NO2(g)??SO3(g)＋NO(g)在一定条件下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图可得出的正确结论是( )
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
8．在一定温度下，将1
mol
A和2
mol
B放入容积为5
L的某密闭容器中发生反应：A(s)＋2B(g)??C(g)＋2D(g)。5
min后达到平衡，测得容器内B的浓度减少了0.2
mol·L－1，则下列叙述不正确的是( )
A．在5
min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02
mol·L－1·min－1
B．平衡时B的转化率为50%
C．平衡时B的体积分数约为33.3%
D．初始时的压强与平衡时的压强比为1︰1
9．在恒温恒容的容器中，发生反应：H2(g)＋CO(g)??C(s)＋H2O(g)，初始时加入平均相对分子质量为15的H2、CO混合气，一段时间后测得气体的平均相对分子质量为16，下列说法正确的是( )
A．当气体的平均相对分子质量为16时该反应达平衡
B．此时CO的转化率为40%
C．反应前后气体的密度之比为5︰4
D．反应前后气体的压强之比为2︰1
三、非选择题
10．在2L密闭容器中进行反应：aX(s)＋bY(g)??cP(g)＋dQ(g)，式中a、b、c、d为化学计量数。在0～3
min内，各物质的物质的量(
mol)的变化如下表所示：
物质时间
X
Y
P
Q
起始
0.5
1.0
1.5
2
min末
0.7
2.7
0.8
3
min
2.7
已知2
min内v(Q)＝0.075
mol·L－1·min－1，v(P)︰v(Y)＝2︰5。
(1)试确定以下物质的相关量：起始时n(Y)＝________2
min末时n(Q)＝________。
(2)上述反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(3)用Y表示2
min内的反应速率为________。2
min末，Q在混合气体中的体积分数为____________。
(4)在保持温度和容积不变的情况下，下列关于上述反应的叙述不正确的是________。
a．2min内用X表示的反应速率为0.05
mol·L－1·min－1
b．向容器内充入稀有气体Ar(不参与反应)，会导致体系压强增大，反应速率加快
c．随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已经达到平衡
d．随着反应的进行，混合气体的密度不再改变即说明反应已经达到平衡
e．随着反应的进行，混合气体的压强不再改变即说明反应已经达到平衡
学科素养升级练
进阶训练第三层
1．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：
甲：C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)
乙：CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)
现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变
②恒温时，气体压强不再改变 ③各气体组成浓度相等
④反应体系中温度保持不变 ⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍 ⑥混合气体密度不变 ⑦单位时间内，消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为9︰1
其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是( )
A．①②⑤ B．③④⑥ C．⑥⑦ D．④⑤
2．180
℃时将0.5
mol
H2和1
mol
CO2通入1
L的恒容密闭容器中，反应生成甲醇蒸汽(CH3OH)和某无机副产物，测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示，下列说法中正确的是( )
A．该反应的化学方程式：2CO2＋4H2===2CH3OH＋O2
B．在0～3
min内H2的平均化学反应速率为0.1
mol·L－1·min－1
C．当容器内混合气体密度不再变化时，表明反应已经达到平衡状态
D．在3～10
min内，反应仍未达到平衡状态
3．一定条件下，可逆反应X(g)＋3Y(g)??2Z(g)，若X、Y、Z起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为0)，当达平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1
mol
/L,0.3
mol/
L,0.08
mol/L，则下列判断不合理的是( )
A．c1︰c2＝1︰3
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为3︰2
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0mol/L
4．在2
L密闭容器中，800
℃时反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)如图表示各物质浓度的变化曲线，A点处，v(正)________v(逆)，A点正反应速率________B点正反应速率。(用“大于”“小于”或“等于”填空)。
(2)图中表示O2变化的曲线是________。用NO2表示从0～2
s内该反应的平均速率v＝________。
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是________。
a．容器内压强保持不变
b．v(NO)＝2v(O2)
c．容器内的密度保持不变
d．v逆(NO2)＝2v正(O2)
(4)能使该反应的反应速率增大的是________。
a．适当升高温度
b．及时分离出NO2气体
c．增大O2的浓度
d．选择高效的催化剂
第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制
必备知识基础练
1．答案：D
解析：该反应为可逆反应，在混合气体中充入一定量的18O2，SO2和18O2反应生成SO3中含有18O，同时SO3分解生成SO2和O2，则SO2中含有18O原子，则18O原子存在于O2、SO2和SO3中，D正确。
2．答案：D
解析：由于该反应是可逆反应，所以2
mol
H2和3
mol
I2(g)不可能完全耗尽，A、B错误；由于该反应是可逆反应，反应物转化率达不到100%，因此HI的物质的量一定小于4
mol，C错误，D正确。
3．答案：A
解析：当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，就是这个反应在该条件下所能达到的限度，A正确；改变反应条件，如浓度、温度、压强等，化学反应的限度可能发生改变，与延长化学反应时间没有关系，B、D错误；平衡状态是一种动态平衡，C错误。
4．答案：A
解析：可逆反应达到平衡时，v正＝v逆≠0，化学平衡应为动态平衡。
5．答案：D
解析：t1时，v正>v逆>0，正、逆反应都在发生，A错误；该反应为可逆反应，1
mol
X不能完全反应，所以当反应达到平衡时，容器内Y的物质的量小于1.5
mol，B错误；t2～t3时，v正＝v逆>0，反应并未停止，C错误；t2～t3时为化学平衡状态，X、Y的物质的量均不发生变化，D正确。
6．答案：B
解析：平衡时正逆反应速率相等，但不为0，A错误；平衡时正逆反应速率相等，则平衡时N2、H2化合成NH3的反应速率等于NH3分解的反应速率，B正确；平衡时氢气和氨气的体积分数不再发生变化，但不一定相等，C错误；平衡时三者的浓度不再发生变化，但不一定相等，D错误。
7．答案：BC
解析：假设该时刻的SO3全部转化为SO2和O2，则SO2、O2的浓度将分别达到0.4
mol·L－1、0.2
mol·L－1，而假设该时刻的SO2和O2全部化合生成SO3，则SO3的浓度将达到0.4
mol·L－1，由于该反应是可逆反应，三种物质必将同时存在(即可逆反应中的物质均不可能100%转化)，A、D错误；当SO3转化0.05
mol·L－1时，生成SO20.05
mol·L－1，即SO2为0.25
mol·L－1，B正确；SO2为0.15
mol·L－1，即SO2反应0.05
mol·L－1，生成SO30.05mol·L－1，则SO3为0.25
mol·L－1，C正确。
8．答案：A
解析：①中单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO2，正逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态，故①正确；②无论该反应是否达到平衡状态，单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO，不能据此判断平衡状态，故②错误；③中无论达到平衡与否，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比，故③错误；④有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡状态，故④正确；⑤气体体积固定、反应前后质量守恒，密度始终不变，不能据此判断平衡状态，故⑤错误；⑥反应前后ΔV(g)≠0，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，说明已达到平衡状态，故⑥正确；⑦由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，说明反应已达到平衡状态，故⑦正确。
9．答案：D
解析：①单位时间内生成n
mol
H2的同时生成n
mol
HI，不符合对应的化学计量数比；②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂，表明正、逆反应速率相等；③该反应是反应前后气体分子数不变的反应，所以温度和体积一定时混合气体密度始终不变；④未指明正、逆反应；⑤三种物质的浓度比等于相应的化学计量数比时不一定是平衡状态；⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化，符合化学平衡的定义；⑦温度和体积一定时，容器内压强始终不变；⑧温度和压强一定时，混合气体的平均相对分子质量始终不变；⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化，说明碘的浓度不再变化，可以作为达到平衡状态的标志。综上所述，②⑥⑨符合题意，D正确。
10．答案：CD
解析：由题给数据可知，t3
s时可逆反应达到化学平衡状态，此时v(正)＝v(逆)≠0，A错误；t3～t4
s内，A、B、C的浓度没有发生变化，反应处于化学平衡状态，正、逆反应速率相等，B错误；达到化学平衡状态时，A、B、C的浓度变化量之比为4︰2︰2＝2︰1︰1，故该反应的化学方程式为2A(g)＋B(g)
??C(g)，C正确；t2～t3
s内，Δc(A)＝1
mol·L－1，故用A表示的该时间段的平均化学反应速率为
mol·L－1·s－1，D正确。
11．答案：C
解析：理论上，提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积，并通入适当过量的空气。对于①和②，由于燃料的着火点是其固有的性质，不可改变，故这两项措施不可行；③、④、⑤所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。
12．答案：D
解析：防止铁生锈，可在其表面涂一层防锈油漆，阻止铁与潮湿的空气接触，A恰当；面粉厂、加油站周围的空气中飘浮着可燃性的气体或粉尘，遇明火可能会发生爆炸，所以面粉厂、加油站均要严禁烟火，B恰当；加入MnO2，对KClO3的分解起催化作用，可以加快化学反应速率，C恰当；降温会使化学反应速率减小，减慢H2O2的分解速率，D不恰当。
13．答案：B
解析：可逆反应是在一定条件下不能进行彻底的反应，正反应和逆反应同时进行，该反应为可逆反应，故在一定条件下SO2和O2不可能全部转化为SO3，A正确；达到平衡后，正反应速率和逆反应速率相等，是动态平衡，速率不能为0，B错误；一定条件下，向某密闭容器中加入2
mol
SO2和1
mol
O2，则从反应开始到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等达到平衡，C正确；反应是放热反应，但为了反应速率需要一定温度，催化剂活性最大，在常温下，二氧化硫的转化率已经很高，加压对转化率影响不大，D正确。
14．答案：AD
解析：升高温度，正逆反应速率都增大，只是增大的程度不同，A错误；MnO2可作H2O2分解的催化剂，加入MnO2后，反应速率明显加快，B正确；可逆反应中，反应物的转化率不可能达到100%，C正确；粉碎固体物质，可增大反应物的接触面积，反应速率加快，D错误。
15．答案：A
解析：合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，可使平衡向正反应方向移动，则氨气的产率增大，所以沿X路线回去的物质是N2、H2。
16．答案：B
解析：安全气囊设计的基本思路是在汽车发生碰撞时，迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子，使乘员扑在气袋上，避免或减缓人与汽车的二次碰撞，从而达到保护乘员的目的，气体由化学反应产生，常用的是氮气，起保护作用时，需要快速产生，即反应速率快，产生气体的量适当，就要考虑限度和量的问题，气体不能使有毒的，即需要考虑的角度有①②③④。
关键能力综合练
1．答案：C
解析：
可逆反应中正逆反应速率相等且不为零时，反应达到平衡状态，A正确；可逆反应中，反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度不再改变，B正确；可逆反应达到平衡，是动态平衡，正逆反应速率相等，但不为零，反应没有停止，C错误；上述反应为可逆反应，转化率达不到百分之百，故B不可能全部转化为C和D，D正确。
2．答案：C
解析：该反应为反应前后气体体积相等的反应，恒容条件下在达到平衡状态前后体系的压强始终不变，①不能作为平衡状态的判断标志；容积固定，因为此反应有固体参与，气体密度不变说明气体总质量不变，说明此反应达到平衡状态，②可作为平衡状态的判断标志；C(g)的浓度不变说明生成C(g)和消耗C(g)的量相等，说明反应达到平衡状态，③能作为平衡状态的判断标志；非平衡状态下，三种气体的浓度之比也可为2︰1︰1，④不能作为平衡状态的判断标志；单位时间内生成n
mol
C和n
mol
D均表示正反应速率，⑤不能作为平衡状态的判断标志；单位时间内生成n
mol
D，即消耗2n
mol
A，同时生成2n
mol
A，表明此时v正(A)＝v逆(A)，⑥能作为平衡状态的判断标志。
3．答案：C
解析：由图示可知：A浓度减小，B、C浓度逐渐增加，则A为反应物，B、C为生成物，在2
min内三种物质浓度变化比为：2︰2︰1，由于物质的浓度变化比等于方程式中物质的化学计量数的比，方程式为2A(g)??2B(g)＋C(g)，A正确；由图可知前2
min
A的Δc(A)＝0.2
mol/L，所以v(A)＝0.1
mol/(L·min)，B正确；在反应开始时由于没有生成物C物质，因此反应是从正反应方向开始，C错误；根据图示可知在2
min时c(A)＝0.2
mol/L，c(B)＝0.3
mol/L，c(C)＝0.1
mol/L，所以2
min时，A、B、C的浓度之比为2︰3︰1，D正确。
4．答案：B
解析：容器容积不变，气体的总质量不变，所以气体的密度始终不变，因此容器内气体的密度不变，不能说明反应达到平衡状态，A错误；根据表中数据可知反应进行到第3
min时没有达到平衡状态，反应向正反应方向进行，则逆反应速率小于正反应速率，B正确；由表格中的数据可知，4
min时反应达到平衡状态，消耗二氧化硫的物质的量为0.20
mol－
0.08
mol＝0.12
mol，即生成SO3的物质的量为0.12
mol，浓度是0.06
mol/L，则用SO3表示的平均反应速率为0.06
mol/L÷4
min＝0.015
mol/(L·min)，C错误；开始时SO2和O2的物质的量分别为0.2
mol、0.1
mol，由表格中的数据计算可知平衡时SO2、O2、SO3的物质的量分别为0.08
mol、0.04
mol、0.12
mol，由其他条件相同时，压强之比等于物质的量之比可知，达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为(0.08＋0.04＋0.12)
mol︰(0.2＋0.1)
mol＝4︰5，D错误。
5．答案：B
解析：达到平衡时，生成了2
mol
C，D的物质的量为4
L×0.5
mol/L＝2
mol，则：
3A(g)＋B(g)??2C(g)＋xD(g)
起始：
6
mol
5
mol
0
0
转化：
3
mol
1
mol
2
mol
x
mol
平衡：
3
mol
4
mol
2
mol
2
mol
根据参加反应的各物质的物质的量之比等于方程式中计量数之比，可知x＝2，A错误；B的转化率为×100%＝20%，B正确；平衡时A的浓度为＝0.75
mol/L，C错误；B表示该反应在5
min内的化学反应速率为＝0.05
mol·L－1·s－1，D错误。
6．答案：AD
解析：恒容时发生反应A(g)＋B(g)??3C(g)，气体的总质量始终不变，反应前后气体总物质的量发生变化，当气体的平均摩尔质量不再改变时，能说明反应达到平衡状态，A正确；恒压时发生反应A(g)＋B(g)??2C(g)，混合气体的总质量和总物质的量均不变，平均摩尔质量不再改变不能说明反应达到平衡状态，B错误；恒容时发生反应A(g)＋2B(g)??2C(g)＋D(g)，混合气体的总质量和总物质的量始终不变，平均摩尔质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，C错误；恒压时发生反应A(g)＋2B(g)??3C(g)＋D(s)，反应前后混合气体的总质量发生变化，混合气体的总物质的量一定，气体的平均摩尔质量不再改变时，能说明反应达到平衡状态，D正确。
7．答案：D
解析：化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，且保持不变，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达到平衡，A错误；a到b时正反应速率增加，反应物浓度不断减小，B错误；随着反应的进行，反应物浓度减小，但正反应速率增大，说明体系温度升高，正反应是放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；因为反应一直正向进行且a～c段正反应速率一直在增大，故SO2的转化率：a～b段小于b～c段，D正确。
8．答案：CD
解析：测得容器内B的浓度减少了0.2
mol·L－1，则C的浓度增加量为0.1
mol·L－1，因此在5
min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为＝0.02
mol·L－1·min－1，A正确；消耗B的物质的量为0.2
mol·L－1×5
L
＝1
mol，则平衡时B的转化率为×100%＝50%，B正确；消耗B的物质的量为1
mol，生成C、D的物质的量分别为0.5
mol、1
mol，A是固体，所以平衡时B的体积分数为×100%＝40%，C错误；一定条件下气体压强之比等于气体的物质的量之比，A是固体，所以初始时的压强与平衡时的压强比为＝4︰5，D错误。
9．答案：C
解析：设初始时加入H2、CO分别为xmol、y
mol，则由平均相对分子质量为15，可知＝15，解得x︰y＝1︰1；设初始时加入H2、CO都为1
mol，则
H2(g)＋CO(g)===C(s)＋H2O(g)
初始量/mol
1
1
0
0
变化量/mol
z
z
z
z
一段时间后量/mol
1－z
1－z
z
z
由题意可知：＝16，解得z＝0.5。当气体的平均相对分子质量为16时，正、逆反应速率不一定相等，因此该反应不一定达到平衡，A错误；根据上述分析，此时CO的转化率为×100%＝50%，B错误；恒容容器中，气体的密度之比等于气体的质量之比，为30
g︰24
g＝5︰4，C正确；恒温恒容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，即反应前后气体的压强之比为2mol︰(2－0.5)
mol＝4︰3，D错误．
10．答案：(1)2.2
mol 1.2
mol (2)2X(s)＋5Y(g)??2P(g)＋3Q(g) (3)0.125
mol·L－1·mol－1 25.5% (4)abe
解析：根据表格中的数据，可知2
min末反应达到平衡状态，2
min内v(Q)＝0.075
mol·L－1·min－1，则Δc(Q)＝v(Q)×t＝0.075
mol·L－1·min－1×2
min＝0.15
mol·L－1，Δn(Q)＝0.15
mol·L－1×2L＝0.3
mol，
因此2min末Q的物质的量为1.5
mol－0.3
mol＝1.2
mol。v(P)︰v(Y)＝2︰5，则Δn(P)︰Δn(Y)＝2︰5＝0.2︰Δn(Y)，解得Δn(Y)＝0.5
mol，则起始时Y的物质的量为2.7
mol－0.5
mol＝2.2
mol。Δn(X)︰Δn(Y)︰Δn(P)︰Δn(Q)＝0.2
mol︰0.5
mol︰0.2
mol︰0.3mol＝2︰5︰2︰3＝a︰b︰c︰d，因此该反应的化学方程式为2X(s)＋5Y(g)??2P(g)＋3Q(g)。
(1)根据上述分析可知，起始时n(Y)＝
2.2
mol,2min末时n(Q)＝1.2
mol。
(2)根据上述分析可知，该反应的化学方程式为2X(s)＋5Y(g)??2P(g)＋3Q(g)。
(3)2
min内用Y表示的反应速率为＝0.125
mol·L－1·min－1。根据上述分析可知，2
min
末，X(s)、Y(g)、P(g)、Q(g)的物质的量分别为0.7mol、2.7
mol、0.8
mol、1.2
mol，Q在混合气体中的本积分数为×100%＝25.5%。
(4)X为固体，不能用X表示反应速率，故a错误；容器的体积不变，向容器内充入稀有气体Ar(不参与反应)，气体的浓度不变，反应速率不变，故b错误；X为固体，该反应前后气体的体积不变，但气体的质量发生变化，因此随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已经达到平衡，故c正确；X为固体，该反应前后气体的体积不变，但气体的质量发生变化，因此随着反应的进行，混合气体的密度不再改变即说明反应已经达到平衡，故d正确；X为固体，该反应前后气体的体积不变，容器中气体的压强始终不变，混合气体的压强不再改变，不能说明反应已经达到平衡，故e错误。
学科素养升级练
1．答案：D
解析：混合气体的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，乙中气体的质量和物质的量都是不变的，不能说明，①错误；同样乙中压强不再发生变化时，也不能说明，②错误；各种组分的浓度不再发生变化，但各种组分的浓度不一定相等，③错误，④正确；⑤中反应速率的方向相反，且满足速率之比是相应的化学计量数之比，正确；密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程乙中质量和容积始终是不变的，⑥错误；⑦中反应速率的方向是相同的，速率之比是相应的化学计量数之比，因此⑦中的关系始终成立，⑦错误。
2．答案：B
解析：由图知，消耗n(CO2)＝(1－0.9)
mol＝0.1
mol、n(H2)＝(0.5－0.2)
mol＝0.3
mol、n(CH3OH)＝0.1
mol，同一反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于其分子个数之比，则N(CO2)︰N(H2)︰N(CH3OH)＝0.1
mol︰0.3
mol︰0.1
mol＝1︰3︰1，根据原子守恒知，还生成H2O，所以反应方程式为CO2＋3H2===CH3OH＋H2O，A错误；v(H2)＝0.3
mol/(1
L×3
min)＝0.1
mol·L－1·min－1，B正确；反应前后气体总质量不变、容器体积不变，则反应前后气体密度始终不变，所以气体密度不能作为平衡状态判断标准，C错误；在3
min时各物质物质的量不变，反应达到平衡状态，则在3～10
min内，反应达到平衡状态，D错误。
3．答案：C
解析：若反应向正反应进行到达平衡，X、Y的浓度最大，Z的浓度最小，假定完全反应，则：
X(g)＋3Y(g)??2Z(g)
开始(mol/L):
c1
c2
c3
变化(mol/L):
0.04
0.12
0.08
平衡(mol/L):
0.1
0.3
0.08
所以c1＝0.14、
c2＝0.42、
c3＝0。
若反应向逆反应进行到达平衡，X、Y的浓度最小，Z的浓度最大，假定完全反应，则：
X(g)＋3Y(g)??2Z(g)
开始(mol/L):
c1
c2
c3
变化(mol/L):
0.1
0.3
0.2
平衡(mol/L):
0.1
0.3
0.08
所以c1＝0
、c2＝0、
c3＝0.28。
X
和Y平衡浓度为1︰3，变化的量为1︰3，所以起始量为1︰3，c1︰c2＝1︰3，A正确；平衡时，Y和Z的生成速率之比为化学方程式系数之比为3︰2，B正确；X、Y的变化量之比和起始量之比相同，所以转化率相同，C错误；由于为可逆反应，物质不能完全转化所以起始时浓度范围为04．答案：(1)大于 大于 (2)d 0.003
mol·L－1·s－1 (3)ad (4)acd
解析：(1)A点处生成物的浓度仍然增加，反应向正反应方向进行，因此v(正)大于v(逆)，A点反应物浓度大于B点反应物浓度，因此正反应速率A点大于B点。(2)图中c、d表示的曲线浓度降低，是反应物。根据表中数据可知起始时NO的浓度是0.02
mol÷2
L＝0.01
mol·L－1，所以c表示NO，则表示O2变化的曲线是d。用NO2表示从0～2
s内该反应的平均速率v(NO2)＝v(NO)＝＝0.003
mol·L－1·s－1。(3)反应前后气体体积发生变化，则当容器内压强保持不变时，说明反应达到平衡状态，a正确；v(NO)＝2v(O2)，式中没有指明反应方向，不一定达到平衡状态，b错误；反应过程中气体质量和容积始终不变，因此容器内的密度始终不变，则容器内的密度保持不变，不能说明达到平衡状态，c错误；反应速率之比是相应的化学计量数之比，则v逆(NO2)＝2v正(O2)＝v正(NO2)，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，d正确。(4)适当升高温度反应速率加快，a正确；及时分离出NO2，气体浓度降低，反应速率降低，b错误；增大O2的浓度反应速率加快，c正确；选择高效的催化剂反应速率加快，d正确。
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16
-第1课时 化学反应与热能
知识点一
化学能与热能的相互转化
1.下列变化过程中一定不存在化学能与热能相互转化的是( )
A．烧制陶瓷
B．冰融化成水
C．粮食酿酒
D．使用火药
2．一种“即食即热型快餐”适合外出旅行时使用。其内层是用铝箔包裹的、并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，使用时拉动预留在外的拉线，使这两种化学物质反应，此时便可对食物进行加热，这两包化学物质最合适的选择是( )
A．浓硫酸与水
B．生石灰与水
C．熟石灰与水
D．氯化钠与水
3．下列化学反应既属于氧化还原反应又属于吸热反应的是( )
A．铝片和稀盐酸反应
B．氢氧化钡晶体和氯化铵反应
C．灼热的碳与CO2反应
D．甲烷在氧气中燃烧
4.
下列反应中的能量变化如图所示的是( )
A．Al与盐酸的反应
B．Na与H2O的反应
C．NaOH与盐酸的反应
D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
5．将铁粉和硫粉混合后加热，待反应一发生即停止加热，反应仍可持续进行，直至反应完全生成新物质硫化亚铁。这现象说明了( )
A．该反应是吸热反应
B．该反应是放热反应
C．铁粉和硫粉在常温下可以发生反应
D．硫化亚铁的总能量高于铁粉和硫粉的总能量
6.
下列说法中正确的是( )
A．任何化学反应都伴随着能量的变化
B．H2O(g)―→H2O(l)该过程放出大量的热，所以该过程是化学变化
C．化学反应中能量的变化都表现为热量的变化
D．对于如图所示的过程，是吸收能量的过程
7.
如图所示，对A生成C的反应，下列所得结论正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．该反应进行时，一定有能量放出
C．A物质比C物质稳定
D．该反应肯定很容易，不需要加热就可以进行
8．(双选)环保型燃料——丙烷燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8＋5O23CO2＋4H2O。下列说法中不正确的是( )
A．燃烧时化学能只转化为热能
B．所有的燃烧反应都会释放热量
C．1
mol
C3H8和5
mol
O2所具有的总能量小于3
mol
CO2和4
mol
H2O所具有的总能量
D．丙烷完全燃烧的产物对环境无污染，故丙烷为环保型燃料
知识点二
化学键与化学反应中能量变化的关系
9.化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是( )
A．该反应是吸热反应
B．断裂1
mol
A—A键和1
mol
B—B键能放出x
kJ的能量
C．断裂2
mol
A—B键需要吸收y
kJ的能量
D．2
mol
AB的总能量高于1
mol
A2和1
mol
B2的总能量
10．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如下图为N2
(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化：
下列说法正确的是( )
A．通常情况下，NO比N2稳定
B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO
C．1
mol
N2(g)和1
mol
O2(g)具有的总能量小于
2
mol
NO(g)具有的总能量
D．1
mol
N2(g)和1
mol
O2(g)反应放出的能量为180
kJ
11．我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A．该反应是化合反应
B．催化剂参加了化学反应过程
C．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键的断裂和形成
D．①→②过程中，形成了C—C键，断裂的化学键的总键能<形成的化学键的总键能
12.
(双选)H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)??2HI(g)，生成2
mol
HI(g)反应放出热量a
kJ，已知(a、b、c均大于零)，下列说法正确的是( )
A．反应物的总能量高于生成物的总能量
B．断开1
mol
H—H键和1
mol
I—I键所需能量大于断开2
mol
H—I键所需能量
C．向密闭容器中加入2
mol
H2和2
mol
I2，充分反应后放出的热量等于2a
kJ
D．断开2
mol
H—I键所需能量为(c＋b＋a)
kJ
知识点三
人类对能源的利用
13.
有专家指出，如果利用太阳能使燃烧产物如CO2、H2O、N2等重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。观察下面图示，判断在此构想的物质循环中，太阳能最终转化为( )
A．化学能
B．热能
C．生物质能
D．电能
14.
如图是一幅贴在汽车加油站中的宣传广告。围绕这幅广告画以下叙述错误的是( )
A．玉米汁可用做汽车燃料
B．由玉米生产的酒精汽油可做汽车燃料
C．推广玉米生产的燃料可在一定程度上缓解当前的能源危机
D．以农作物为原料来生产化学品是可行的
关键能力综合练
进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．海洋中的单细胞浮游生物能收集阳光并将其转变为食物，在此过程中它们可以从大气中摄取二氧化碳并释放出氧气。下列说法不正确的是( )
A．该过程中没有涉及化学变化
B．该过程主要是太阳能转化成化学能
C．如果能揭示其中的奥秘，就能够找到解决温室效应的新方法
D．弄清此变化过程，将有助于人类更好地利用太阳能，缓解能源危机
2．下列关于能量变化的说法，正确的是( )
A．等质量的红磷和白磷完全燃烧生成P2O5(s)放出的热量相同
B．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2，该反应生成物的总能量高于反应物的总能量
C．放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量
D．有化学键断裂的是吸热过程，并且一定发生了化学变化
3．下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是( )
选项
A
B
C
D
反应装置或图像
实验现象或图像信息
温度计的水银柱上升
反应物总能量大于生成物总能量
反应开始后，针筒活塞向右移动
反应开始后，甲处液面低于乙处液面
4.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见( )
A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B．NH4HCO3和盐酸反应中，热能转化为产物内部的能量
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．NH4HCO3只含有共价键
5．最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：
下列说法中正确的是( )
A．在该过程中，CO断键形成C和O
B．CO和O生成了具有共价键的CO2
C．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
D．CO和O生成CO2是吸热反应
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系( )
据此判断下列说法中正确的是( )
A．石墨转变为金刚石是吸热反应
B．白磷比红磷稳定
C．①S(g)＋O2(g)===SO2(g)；②S(s)＋O2(g)===SO2(g)；放出热量：①>②
D．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋
H2
(g)；该反应为吸热反应
7．已知反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)，断开1
mol
A2中的化学键消耗的能量为Q1
kJ，断开1
mol
B2中的化学键消耗的能量为Q2
kJ，生成1
mol
AB中的化学键释放的能量为Q3
kJ(Q1、Q2、Q3均大于零)，则下列说法正确的是( )
A．若A2(g)和B2(g)的总能量之和大于生成的2AB(g)的总能量，则反应放热
B．若A2(g)和B2(g)的总能量之和小于生成的2AB(g)的总能量，则反应放热
C．若该反应为放热反应，则Q1＋Q2<2Q3
D．若该反应为吸热反应，则Q1＋Q2<2Q3
8．已知化学反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)都是放热反应。据此判断，下列说法不正确的是(其他条件相同)( )
A．12
g
C所具有的能量一定高于28
g
CO所具有的能量
B．56
g
CO和32
g
O2所具有的总能量大于88
g
CO2所具有的总能量
C．12
g
C和32
g
O2所具有的总能量大于44
g
CO2所具有的总能量
D．将一定质量的碳燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多
9．SF6气体已有百年历史，它是法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体。六氟化硫具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能，国际上称为“气体绝缘开关设备”。SF6分子结构中只存在S－F键。已知：1
mol
S(固体)转化为气态硫原子吸收能量280
kJ，断裂1
mol
F—F，S—F键需吸收的能量分别为160
kJ、330
kJ。
则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)(已知s为固体，g为气体)的能量变化为( )
A．放出1
780
kJ的能量
B．放出1
220
kJ的能量
C．放出450
kJ的能量
D．吸收430
kJ的能量
三、非选择题
10．在25
℃、101
kPa的条件下，断裂1
mol
H—H键吸收436
kJ能量，断裂1
mol
Cl—Cl键吸收243
kJ能量，形
成1
mol
H—Cl键放出431
kJ能量。该条件下H2＋Cl22HCl反应中的能量变化可用如图表示：
现有1
mol
H2和1
mol
Cl2在25
℃、101
kPa下完全反应。请根据上述信息回答下列有关问题：
(1)反应物断键吸收的总能量为__________。
(2)生成物成键放出的总能量为__________。
(3)H2＋Cl22HCl，该反应是________(填“放出”或“吸收”)热量的反应。
(4)反应物的总能量__________(填“>”或“<”)生成物的总能量。
(5)写出盐酸与氢氧化铝反应的离子方程式______________________________。
学科素养升级练
进阶训练第三层
1.
某学生用如图所示装置进行化学反应X＋2Y===2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到U形管中液面甲处下降、乙处上升。下列关于该反应的叙述中正确的是( )
①该反应为放热反应 ②该反应为吸热反应 ③生成物的总能量比反应物的总能量高 ④反应物的总能量比生成物的总能量高 ⑤该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的部分能量转化为热能形式释放出来
A．①④⑤ B．①④ C．①③ D．②③⑤
2.
(素养题—证据推理与模型认知)已知反应NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．图中A→B的过程为放热过程
B．1
mol
NO2和1
mol
CO的键能总和大于1
mol
NO和1
mol
CO2的键能总和
C．该反应为氧化还原反应
D．1
mol
NO2(g)和1
mol
CO(g)的总能量低于1
mol
NO(g)和1
mol
CO2(g)的总能量
3．据下图所示的信息，判断下列叙述不正确的是( )
A．1
mol
H2的共价键形成放出436
kJ能量
B．氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量
C．1
mol
H2(g)跟
mol
O2(g)反应生成1
mol
H2O(g)释放能量245
kJ
D．1
mol
H2(g)与
mol
O2(g)的总能量大于1
mol
H2O(g)的能量
4．为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：
(1)上述装置中，不能证明“锌和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是________(填序号)
(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入适量氢氧化钡晶体与氯化铵固体搅拌反应，U形管中可观察到的现象是______________________________________。
(3)为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。
①若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则说明M溶于水_________________
(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”或“可能是吸热反应”)，理由________________________________________________________________________。
②若观察到烧杯里产生气泡，则M可能是________(填一种物质的化学式)。
第一节 化学反应与能量变化
第1课时 化学反应与热能
必备知识基础练
1．答案：B
解析：烧制陶瓷是化学变化，该反应过程是吸热反应，
有化学能与热能的相互转化，A不符合题意；冰融化是物质状态的改变，只有热量变化，B符合题意；粮食酿酒是放热反应，是化学能转化成热能，C不符合题意；火药爆炸放出热量，是化学能转化成热能，D不符合题意。
2．答案：B
解析：浓硫酸溶于水放热，但不是发生化学反应，且浓硫酸具有极强的腐蚀性，易发生危险，A不正确；生石灰与水混合反应生成氢氧化钙，同时放出大量的热，对食品进行加热，B正确；熟石灰与水混合后，不发生化学反应，溶于水过程放出的热量较小，难以将食品快速加热，C不正确；氯化钠与水混合，不发生化学反应，溶于水过程基本上不产生热量，D不正确。
3．答案：C
解析：铝片和稀盐酸反应属于放热反应，氧化还原反应，A不符合题意；氢氧化钡晶体和氯化铵反应属于吸热反应，不是氧化还原反应，B不符合题意；灼热的碳与CO2反应是吸热反应，氧化还原反应，C符合题意；甲烷在氧气中燃烧属于放热反应，氧化还原反应，D不符合题意。
4．答案：D
解析：由能量变化图像知，该反应为吸热反应。A、B、C均为放热反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应，属于吸热反应，D符合题意。
5．答案：B
解析：反应发生后停止加热，反应仍可持续进行说明反应为放热反应，A、C错误，B正确；反应是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，D错误。
6．答案：A
解析：任何化学反应都伴随有能量的变化，但有能量变化的过程不一定是化学变化，如物质的三态变化，虽然存在能量变化，但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成，故不是化学变化，所以A项正确，B项错误；化学反应中能量变化的形式有多种，除热能外，还有光能、电能等，C项错误；由图知，该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，故该过程中放出了能量，D项错误。
7．答案：B
解析：据图可知，反应物A的能量大于生成物C的能量，该反应为放热反应，反应进行时，一定有能量释放，A错误，B正确，A物质的能量高于C，则A不如C稳定，C错误；放热反应并不一定很容易，也可能需加热等反应条件，D错误。
8．答案：AC
解析：火炬燃烧时，不仅发热，而且发光，A错误；所有发光发热的氧化还原反应都叫做燃烧，丙烷的燃烧是放热反应，燃烧过程中，化学能转化为热能、光能等，B正确，C错误；丙烷完全燃烧C3H8＋5O23CO2＋4H2O的产物二氧化碳和水，对环境无污染，丙烷为环保型燃料，D正确。
9．答案：C
解析：由图可知，为放热反应，故A错误；断裂1
mol
A－A键和1
mol
B－B键吸收x
kJ的能量，故B错误；形成2
mol
A－B释放y
kJ的能量，则断裂2
mol
A—B键需要吸收y
kJ的能量，故C正确；由图可知，2
mol
AB的总能量小于1
mol
A2和1
mol
B2的总能量，故D错误；故选C。
10．答案：C
解析：通常情况下，N2比NO稳定，A错误；放电条件下，N2(g)和O2(g)才能反应生成NO，B错误；由图知1
mol
N2
(g)和1
mol
O2(g)反应吸收的热量为946
kJ＋498
kJ－2×632
kJ＝180
kJ，则1
mol
N2(g)和1
mol
O2(g)具有的总能量小于2
mol
NO(g)具有的总能量，C正确，D错误。
11．答案：C
解析：根据图中信息可知，发生反应CH4＋CO2―→CH3COOH，该反应是化合反应，A正确；催化剂参加了化学反应过程，但质量及化学性质不变，B正确；CH4＋CO2―→CH3COOH过程中，C—H键、C===O均发生断裂，没有C—H键的形成，C不正确；①→②过程中，形成了C—C键，反应为放热反应，断裂的化学键的总键能<形成的化学键的总键能，D正确。
12．答案：AD
解析：根据题意，氢气与碘单质反应生成碘化氢时，放出热量，所以反应物的总能量比生成物的总能量高，A正确；化学反应过程为旧键断裂吸收能量，新键形成放出能量，因为该反应放出热量，所以断开1
mol
H—H键和1
mol
I—I键所吸收的能量小于形成2
mol
H—I键所放出的能量，而形成2
mol
H—I键所吸收的能量与断裂2
mol
H—I键所放出的能量相等，B错误；因为该反应为可逆反应，所以向密闭容器中加入2
mol
H2和2
mol
I2，充分反应后生成的碘化氢小于4
mol，所以放出的热量小于2a
kJ，C错误；设断开2
mol
H—I键所需能量为x
kJ，根据反应放出热量＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝b＋c－x＝－a，解得x＝(c＋b＋a)
kJ，D正确。
13．答案：B
解析：理解图示的转化关系便可顺利解题。关键信息是利用太阳能使CO2、H2O、N2等重新组合，根据图示可知燃料燃烧后转化为燃烧产物并放出热量，燃烧产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环可知太阳能最终转化为热能。
14．答案：A
解析：将玉米等富含淀粉和纤维素的物质发酵可得乙醇，再以乙醇、汽油为原料，辅以少量添加剂可得乙醇汽油。
关键能力综合练
1．答案：A
解析：吸收二氧化碳并释放出氧气，有新物质生成，属于化学反应，故A错误；海洋中的单细胞浮游生物能收集阳光并将其转变为食物，在此过程中可以摄取二氧化碳并释放出氧气，所以该过程主要是太阳能转化成化学能，故B正确；该过程可以从大气中摄取二氧化碳并释放出氧气，所以如果能揭示其中的奥秘，就能够找到解决温室效应的新方法，故C正确；该过程主要是太阳能转化成化学能，所以有助于人类更好地利用太阳能，缓解能源危机，故D正确。
2．答案：C
解析：等质量的红磷和白磷具有的能量不同，等质量的红磷和白磷完全燃烧生成P2O2(s)放出的热量不相同，A错误；2Na＋
2H2O===2NaOH＋H2，该反应是放热反应，则生成物的总能量低于反应物的总能量，B错误；放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，C正确；氧化钠熔化，离子键断裂，没有新物质产生，有化学键断裂的是吸热过程，但不一定发生了化学变化，D错误。
3．答案：C
解析：温度计的水银柱上升，说明氢氧化钠与盐酸反应放出热量，A正确；反应物的总能量比生成物的总能量高，该反应放热，B正确；锌粒与稀硫酸反应会产生氢气，使锥形瓶内气体压强增加，所以针筒活塞向右移动不能证明是反应放出热量导致，C错误；锌粒与稀硫酸反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明反应放热导致集气瓶内气体压强增大，D正确。
4．答案：B
解析：醋酸逐渐凝固，说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低，即NH4HCO3与HCl的反应为吸热反应，A错误；该反应为吸热反应，即吸收的热量转化为产物内部的能量，反应物的总能量低于生成物的总能量，B正确，C错误；NH4HCO3属于离子化合物，含有离子键，另外还含有共价键，D错误。
5．答案：B
解析：根据形成化学键的过程可知，CO与O在催化剂表面形成了新的化学键，A、C错误；CO和O生成了CO2，CO2分子中存在共价键，B正确；根据能量图可知该过程为放热过程，D项错误。
6．答案：AC
解析：根据图像可知金刚石所具有的总能量比石墨高，因此石墨转变为金刚石是吸热反应，A正确；根据图像可知红磷所具有的能量比白磷低，因此红磷更稳定，B错误；对同一种物质而言，气态时所具有的能量比固态时所具有的能量高，即S(g)所具有的能量大于S(s)，放出热量应该为①>②，C正确；根据图像可知CO(g)和H2O(g)所具有的总能量高于CO2(g)和H2(g)所具有的总能量，因此CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋
H2(g)为放热反应，D错误。
7．答案：AC
解析：依据能量守恒，若A2(g)和B2(g)的总能量之和大于生成的2AB(g)的总能量，则反应放热，A正确；依据能量守恒，若A2(g)和B2(g)的总能量之和小于生成的2AB(g)的总能量，则反应吸热，B错误；若该反应为放热反应，依据ΔQ＝反应物断键吸收的热量－生成物形成化学键放出的热量，则Q1＋Q2＜2Q3，C正确；若该反应为吸热反应，则Q1＋Q2＞2Q3，D错误。
8．答案：A
解析：因为2C＋O2===2CO是放热反应，所以12
g
C和16
g
O2所具有的总能量一定高于28
g
CO所具有的能量，A错误；因2CO＋O2===2CO2是放热反应，所以56
g
CO和32
g
O2所具有的总能量大于88
g
CO2所具有的总能量，B正确；因2C＋O2===2CO,2CO＋O2===2CO2都是放热反应，所以C＋O2===CO2也是放热反应，12
g
C和32
g
O2所具有的总能量一定高于44
g
CO2所具有的总能量，C正确；因物质完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出热量多，D正确。
9．答案：B
解析：反应物吸收的能量为280
kJ＋3×160
kJ＝760
kJ，生成SF6放出的能量为6×330
kJ＝1980
kJ，则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的能量变化为放出1980
kJ－760
kJ＝1220
kJ的能量。
10．答案：(1)679
kJ (2)862
kJ (3)放出 (4)> (5)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
解析：(1)反应物断键吸收的总能量为氢气和氯气的键能和，则反应物断键吸收的总能量为436
kJ＋243
kJ＝679
kJ。(2)生成物成键放出的总能量为2
mol
HCl的总键能，则生成物成键放出的总能量为431
kJ×2＝862
kJ。(3)(4)反应物断键吸收的总能量小于生成物成键放出的总能量，所以该反应放出热量，即反应物的总能量>生成物的总能量。(5)盐酸与氢氧化铝反应的离子方程式：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
学科素养升级练
1．答案：A
解析：当往试管中滴加试剂Y时，看到U形管中液面甲处下降，乙处上升，说明该反应为放热反应，放出的热量使集气瓶中气压升高而出现该现象，故①正确、②错误；在放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，故③错误、④正确；该反应过程可以看成是贮存于X、Y内部的部分能量转化为热能形式释放出来，⑤正确。
2．答案：C
解析：图中A→B的过程为吸热过程，A项错误；反应物总能量高于生成物总能量，则1
mol
NO2和1mol
CO的键能总和小于1
mol
NO和1
mol
CO2的键能总和，B项错误；反应中C和N元素的化合价发生变化，则该反应为氧化还原反应，C项正确；该反应为放热反应，则1
molNO2(g)和1
mol
CO(g)的总能量高于1
mol
NO(g)和1
mol
CO2(g)的总能量，D项错误。
3．答案：B
解析：对同一个化学键来说，断裂时吸收的能量与形成时放出的能量相等，A项正确；H2在O2中燃烧为放热反应，B项错误；ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝(436
kJ＋249
kJ)－930
kJ＝－245
kJ，说明反应中放出245
kJ能量，C项正确；放热反应的反应物总能量大于生成物总能量，D项正确。
4．答案：(1)Ⅲ (2)左端液柱升高，右端液柱降低 (3)①可能是吸热反应 某些物质溶于水吸热，但不是发生化学反应 ②NaOH、CaO等
解析：(1)Ⅲ的漏斗不封闭，不会形成压强差，不能证明“锌和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”。
(2)氢氧化钡晶体与氯化铵的反应为吸热反应，反应开始，锥形瓶内温度降低，压强减小，大气压将“U”形管中的红墨水往左边挤压，出现左端液柱升高，右端液柱降低的现象。(3)①烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M与水相遇吸热。某些物质溶解于水吸热，如硝酸铵，某些物质与水反应吸热，如盐类水解。②若观察到烧杯里产生气泡，说明M与水相遇放热，可能是某些物质溶解于水放热，如NaOH，也可能是某些物质与水反应放热，如CaO。
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13
-第2课时 化学反应与电能
知识点一
化学能转化为电能
1.下列说法错误的是( )
A．燃煤发电是将化学能通过热能间接转化为电能
B．化学能可通过氧化还原反应直接转变为电能
C．化学电池是将化学能转化为电能的装置
D．在化学反应中，化学能转化为电能必须先将化学能转化为热能，热能再转化为机械能，机械能再转化为电能
2．下列关于原电池的叙述正确的是( )
A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B．原电池是将化学能转化为电能的装置
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
3．“储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能，如图所示是某同学设计的几种装置，其中能构成原电池的是( )
A．③⑤⑦ B．③④⑤ C．④⑤⑦ D．②⑤⑥
4．下列反应不可用于设计原电池的是( )
A．2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
B．Ba2＋＋SO===BaSO4↓
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
5．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生大量气泡的是( )
6．某实验兴趣小组按下图装置实验后，所记录内容合理的是( )
实验记录
①Cu为正极，Zn为负极；②Zn质量减少，Cu质量增加；③SO向Cu极移动；④电子流向：由Zn经导线流入Cu片；⑤Zn电极发生还原反应；⑥正极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu。
A.②③④
B．①②④⑥
C．①②④⑤
D．②③⑤⑥
7.
(双选)某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是( )
A．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
B．碳棒上有气泡产生
C．可将电能转化为化学能
D．电子由碳棒经导线流向锌片
8.
如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是( )
A．B极为原电池的正极
B．A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸
C．C中阳离子向A极移动
D．A极发生氧化反应
知识点二
化学电池
9.下列电池不属于二次电池(可充电电池)的是( )
10．下列有关电池的说法不正确的是( )
A．燃料电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电流沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
11.
如图所示，锌锰干电池在放电时总反应方程式可表示为Zn(s)＋2MnO2＋2NH===Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O，在此电池放电时，正极(碳棒)上发生反应的物质是( )
A．Zn
B．碳
C．MnO2和NH
D．Zn2＋和NH3
12．据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是( )
A．锌为正极，空气进入负极反应
B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应
D．电解液肯定为强酸
13．已知铅蓄电池放电过程可以表示为PbO2＋
2H2SO4＋Pb===2PbSO4＋2H2O下列关于铅蓄电池的说法正确的是( )
A．Pb为正极，PbO2为负极
B．正极电极反应式为PbO2＋
SO＋2H＋===PbSO4＋H2O
C．硫酸溶液中，H＋移向负极
D．放电一段时间后，SO浓度减小
14．我国成功研制出新型“海水电池”。电池反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。下列关于该电池的说法不正确的是( )
A．铝片作负极
B．海水作电解质溶液
C．电池工作时，O2失去电子
D．电池工作时实现了化学能向电能的转化
15．碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是( )
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3＋2OH－(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2
mol电子，锌的质量理论上减小6.5
g
16．(双选)有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是( )
A．每消耗1
mol
CH4可以向外电路提供8
mol
e－
B．负极上CH4失去电子，电极反应式CH4
＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
C．负极上是O2获得电子，电极反应式为O2
＋2H2O＋4e－===4OH－
D．电池放电后，溶液pH不断升高
关键能力综合练
进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗、N棒变细，以此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( )
选项
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
铁
稀盐酸溶液
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
2．X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：
则四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )
A．Z>Y>X>W
B．Z>X>Y>W
C．Z>Y>W>X
D．Y>Z>X>W
3．以海水为电解质的Mg
－
AgCl电池在军事上可用作电动鱼雷的电源，其电池反应的离子方程式为2AgCl＋
Mg===Mg2＋
＋2Ag＋2Cl－。该电池工作时，下列说法正确的是( )
A．海水中的NaCl被氧化
B．Mg电极发生还原反应
C．电流由Mg经外电路流向AgCl
D．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
4．锂—空气电池原理模型如图所示。下列说法不正确的是( )
A．电池正极可以吸附空气中氧气作为氧化剂
B．正极反应为2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2
C．电解质能传递锂离子和电子，不可以用水溶液
D．负极反应为Li－e－===Li＋
5．有四种燃料电池：
A．固体氧化物燃料电池
B．碱性氢氧化物燃料电池
C．质子交换膜燃料电池
D．熔融盐燃料电池
下面是工作原理示意图，其中正极反应生成水的是( )
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．按下图装置进行实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示( )
A．a棒的质量
B．b棒的质量
C．c(Ag＋)
D．溶液的质量
7．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是( )
A．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋
B．该电池的正极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O
C．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极
D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
8.
流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为Cu＋PbO2＋2H2SO4===CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列说法不正确的是( )
A．a为负极，b为正极
B．该电池工作时PbO2电极附近溶液的pH增大
C．a极的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
D．调节电解质溶液的方法是补充CuSO4
9．马航失联事件震惊中外，事件发生后，联合搜救部门启用了“金枪鱼”水下搜救器展开水下搜救，其中Al—Ag2O电池是一种可用作水下动力的优良电源，其原理如图所示。该电池工作时总反应式为2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O，则下列说法错误的是( )
A．工作时正极发生还原反应，且正极质量逐渐变大
B．当电极上生成1.08
g
Ag时，电路中转移的电子为0.1
mol
C．Al电极的反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
D．工作时电解液中的Na＋移向Ag2O/Ag电极
三、非选择题
10.
Ⅰ.被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池。
右图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流。
试回答下列问题：
(1)燃料电池的优点是
________________________________________________________________________；
电解质溶液中的OH－移向____极(填“负”或“正”)。
(2)写出氢氧燃料电池工作时正极反应式：__________________________________。
(3)若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，负极反应式为________________________________________。
(4)利用该装置可以处理氮的氧化物和NH
3尾气，总反应为：6NO2
＋8NH3===7N2＋12H2O，负极反应式为
________________________________________________________________________。
Ⅱ.将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，若该电池中两电极的总质量为80
g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为41
g，试计算：
(1)产生氢气的体积(标准状况)为__________。
(2)通过导线的电子数为__________(用
NA表示)。
学科素养升级练
进阶训练第三层
1．实验探究是提高学习效果的有力手段。陈颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是( )
A．若将图1装置的Zn、Cu下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气泡产生
B．图2中H＋向Zn片移动
C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快
D．图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1︰32
2.
某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光，装置如图。下列说法错误的是( )
A．铜片表面有气泡生成
B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
C．如果将铝片换成银片，电路中的电流方向相反
D．如果将硫酸换成NaOH溶液，LED灯也会发光
3．(素养题—科学态度与社会责任)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见的无毒物质。下列说法错误的是( )
A．溶液中OH－向电极a移动
B．电极b上发生还原反应
C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
D．理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为3︰4
4．2020年一场突如其来的新冠肺炎席卷全球，该病最明显的症状就是出现发热，市售体温枪能快速的检测人体体温，该体温枪所用的电池具有使用寿命长、容量大等特点，应用十分广泛。该种电池由氧化银作为正极，金属锌粉作为负极，电解液为氢氧化钾或氢氧化钠，电池的总反应方程式为Zn＋Ag2O
＋
H2O===Zn(OH)2＋2Ag，根据信息回答下列问题：
(1)该电池在测体温时，将________能转化为______能。
(2)放电时，负极电极反应：
________________________________________________________________________；
正极电极反应：
________________________________________________________________________。
(3)整个过程电解质溶液的pH值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)试计算在放电过程中转移3NA个电子时，正极______(填“增大”或“减小”)的质量为________。
第2课时 化学反应与电能
必备知识基础练
1．答案：D
解析：根据原电池原理，化学反应可以直接将化学能转变为电能，而燃煤发电是将化学能→热能→机械能→电能的过程。
2．答案：B
解析：构成原电池的正、负极可以是两种不同金属，也可以用金属电极与导电的非金属电极，如碳作电极，A错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，B正确；原电池中电子流出的一极是负极，该极发生氧化反应，C错误；电流的方向是从正极经外电路流向负极，与电子流动的方向相反，D错误。
3．答案：A
解析：原电池的构成条件有：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。根据原电池的构成条件及装置可知，③⑤⑦能构成原电池。
4．答案：B
解析：构成原电池的条件之一是能自发的进行氧化还原反应，Ba2＋＋SO===BaSO4↓是非氧化还原反应，B不可用于设计原电池。
5．答案：A
解析：A项装置为原电池，Zn比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，Cu上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，铜片上产生大量气泡，A符合题意；B、C项装置中没有自发进行的氧化还原反应，铜片上没有气泡产生，不符合题意；D项装置没有形成闭合回路，Zn与稀硫酸反应生成ZnSO4和H2，Zn片上产生气泡，Cu与稀硫酸不反应，铜片上没有气泡，不符合题意。
6．答案：B
解析：Zn比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，①正确；铜为正极，发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，铜极质量增大，②⑥正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，③错误；电子由负极经导线流向正极，即电子由Zn电极经导线流向Cu电极，④正确；Zn电极发生氧化反应，⑤错误。
7．答案：AB
解析：由图可知，Zn是活泼金属，为负极，失去电子，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，碳棒为正极，正极氢离子得到电子产生气泡，电子由锌片经导线流向碳棒，A、B正确，D错误；原电池中化学能转化为电能，C错误。
8．答案：C
解析：电流计指针偏转，证明形成了原电池，由于A极质量减少，B极上有气泡产生，则A是原电池的负极，发生氧化反应，B是原电池的正极，A、D正确；A是负极，B是正极，负极金属活动性大于正极，而且在正极有气泡产生，则溶液可能是酸，是H＋得到电子，变为H2逸出，因此A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，B正确；根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，溶液C中阳离子向正极B极移动，C错误。
9．答案：A
解析：铅蓄电池、镍镉电池、锂离子电池等可以反复充电放电属于可充电电池，是二次电池，碱性锌锰电池不能充电，完全放电后不能再使用，是一次电池。
10．答案：A
解析：燃料电池不能反复充电使用，不属于二次电池，A错误；铜锌原电池中铜为正极，故电流为铜极流向锌极，而电子是由锌电极流向铜电极，B正确；原电池的实质即是化学能转化成电能，C正确；Zn失去电子生成Zn2＋，锌锰干电池中，锌电极是负极，D正确。
11．答案：C
解析：原电池正极是电子流入的一极，氧化剂在此电极得电子被还原。而总反应中MnO2所含Mn元素的化合价降低，说明MnO2被还原，为氧化剂。
12．答案：B
解析：根据原电池反应的原理，负极发生氧化反应，较活泼的金属作负极，因此Zn－2e－===Zn2＋是负极反应，正极发生还原反应。再根据电池总反应式，生成物是ZnO，ZnO能与强酸溶液反应，所以D项错误。
13．答案：D
解析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应；电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。根据总的方程式可知，Pb是还原剂，失去电子，作负极，正极是二氧化铅，A错误；正极得到电子，发生还原反应，正极电极反应式为：PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O，B错误；原电池中阳离子向正极移动，C错误；反应中消耗SO，生成硫酸铅固体，因此放电一段时间后，SO浓度减小，D正确。
14．答案：C
解析：根据电池反应方程式可知，Al失电子发生氧化反应生成Al(OH)3，Al作负极，O2在正极得电子被还原，A正确，C错误；海水中含有氯化钠等电解质，可导电，作电解质溶液，B正确；原电池为化学能转化为电能的装置，D正确。
15．答案：C
解析：由电池总反应知，Zn化合价升高，失去电子，发生氧化反应，作原电池负极，电极反应式为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，MnO2化合价降低，得到电子，发生还原反应，作原电池正极，电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===
Mn2O3＋2OH－(aq)，A、B选项正确；电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错误；由负极反应式Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2知，外电路中每通过0.2
mol电子，消耗0.1
mol锌，锌的质量理论上减小6.5
g，D正确。
16．答案：AB
解析：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子反应还是得电子反应，若发生的是失电子反应，该电极是原电池的负极，反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4→CO2，严格地讲，生成的CO2还会与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O,1
mol
CH4参加反应有8
mol
e－发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。虽然正极产生OH－，负极消耗OH－，但从总反应CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出会消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故A、B正确；C、D错误。
关键能力综合练
1．答案：C
解析：根据题意：M棒变粗、N棒变细可知，N极是负极，M是正极，且N极材料比M极活泼，A、D两项M极材料比N极活泼，不符合题意；B项M极上产生氢气，质量不增加，不符合题意，C符合题意。
2．答案：A
解析：组成原电池时，负极金属较为活泼，甲中Z为负极，则活泼性Z>Y；乙中X上有气泡产生，X为正极，则活泼性Y>X；根据丙中电子流动的方向可知，Z为负极，则活泼性Z>W；丁中W上发生还原反应，W为正极，则X为负极，活泼性X>W；所以活泼性：Z>Y>X>W。
3．答案：D
解析：由电池反应的离子方程式可知，氯化钠中元素没有发生化合价的变化，故A错误；镁电极失去电子，发生氧化反应，故B错误；电流从正极流向负极，镁为负极，则电流由AgCl经外电路流向Mg，故C错误；正极上氯化银得到电子生成银，电极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，故D正确。
4．答案：C
解析：正极发生还原反应，则电池正极可以吸附空气中O2作氧化剂，A项正确；O2得到电子，发生还原反应，电极反应式为2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2，B项正确；电子从锂电极流出，流经外接导线，流入多孔电极，电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误；Li失去电子发生氧化反应，作负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，D项正确。
5．答案：C
解析：该电池为固体氧化物燃料电池，正极通入空气，负极通入氢气，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，正极没有水生成，A错误；该电池为碱性氢氧化物燃料电池，正极通入氧气，负极通入氢气，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正极没有水生成，B错误；该电池为质子交换膜燃料电池，正极通入空气，负极通入氢气，正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，正极生成了水，C正确；该电池为熔融盐燃料电池，正极通入氧气和二氧化碳，负极通入一氧化碳和氢气，正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，正极没有水生成，D错误。
6．答案：AC
解析：根据图中装置可判断，Fe、Ag、AgNO3构成的原电池中，Fe和硝酸银之间发生氧化还原反应，所以c(Ag＋)
减小，活泼金属Fe为负极，铁本身失电子，即a棒质量减轻，Ag为正极，正极b棒上析出金属银，即b棒质量增加，A、C正确，B错误；负极上金属铁本身失电子，正极Ag上析出金属银，所以溶液的质量是增加了Fe，但是析出了Ag，在转移电子数相等情况下，析出的金属质量多，所以溶液质量减轻，但不能为零，D错误。
7．答案：A
解析：由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH，出来的是CH3COOH，故A错误；氧气得电子生成H2O，故B正确；电流由正极(通O2)流向负极，故C正确；酒精含量高，转移的电子数多，电流大，故D正确。
8．答案：D
解析：根据电池总反应Cu＋PbO2＋2H2SO4===CuSO4＋PbSO4＋2H2O，则铜失电子发生氧化反应作负极，PbO2得电子发生还原反应作正极，a为负极，b为正极，A、C正确；正极电极反应式为：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，H＋被消耗，所以PbO2电极附近溶液的pH增大，B正确；由电池总反应知，调节电解质溶液的方法是补充H2SO4，D错误。
9．答案：AB
解析：原电池工作时，正极发生还原反应，该反应中氧化银被还原为银，正极的质量减小，A错误；
当电极上析出0.01
mol
Ag时，电路中转移的电子为0.01
mol，B错误；原电池工作时Al作负极，电极反应为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，C正确；原电池工作时阳离子向正极移动，
即Na＋向Ag2O/Ag极移动，D正确。
10．答案：Ⅰ.(1)能量利用率高，绿色无污染 负 (2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (3)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O (4)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
Ⅱ.(1)13.44
L (2)1.2NA
解析：(1)燃料电池的优点是能量利用率高，绿色无污染。根据原电池工作原理，电解质溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。(2)
正极上是氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。(3)负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。(4)由6NO2
＋8NH3===7N2＋12H2O判断，NO2为氧化剂在正极参加反应，NH3为还原剂在负极参加反应，负极反应式为2NH3
－6e－
＋6OH－===N2＋6H2O。Ⅱ.(1)该电池中两电极的总质量为80
g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为41
g，质量减少了39
g，则参加反应的锌为39
g，产生标准状况下氢气的体积为：39
g/65
g·mol－1×22.41·mol－1＝
13.44
L。(2)通过导线的电子数为39
g/65
g·mol－1×2NA＝1.2NA。
学科素养升级练
1．答案：B
解析：Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，Zn片逐渐溶解，Cu片上可看到有气泡产生，A正确；H＋带正电荷，应该向正极Cu片移动，B错误；由于Mg的失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片后，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，C正确；图2中假设负极消耗65
g
Zn，则转移2
mol电子，正极产生2
g
H2，而图3中负极消耗65
g
Zn，也转移2
mol电子，则正极析出64
g
Cu，正极产物的质量比为1︰32，D正确。
2．答案：C
解析：Cu作正极，电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，铜片表面有气泡生成，A正确；原电池将化学能转换为电能，产生的电能使LED灯亮起来，说明电能转换为光能，即装置中存在“化学能→电能→光能”的转换，B正确；如果将铝片换成银片，不能形成原电池，C错误；如果将硫酸换成NaOH溶液，仍然构成原电池装置，产生电流，LED灯也会发光，D正确。
3．答案：D
解析：NH3被氧化为常见的无毒物质即N2，则氨气在负极失去电子，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，在正极氧气得电子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，氢氧根离子在正极产生，在负极消耗，则溶液中OH－向电极a移动，A正确；电极b上发生还原反应，B正确；负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C正确；由得失电子守恒计算，理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4︰3，D错误。
4．答案：(1)化学 电 (2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
(3)增大 (4)减小 24
g
解析：(1)该电池在测体温时，将化学能转化为电能。(2)根据电池总反应方程式可知，放电时，负极电极反应为Zn－2e－＋2OH－
===Zn(OH)2，正极电极反应为Ag2O
＋
2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。(3)根据总反应方程式Zn
＋
Ag2O
＋
H2O===Zn(OH)2
＋2Ag，水不断消耗，氢氧化钠浓度增大，因此整个过程电解质溶液的pH值增大。(4)根据总反应Zn＋Ag2O
＋
H2O===Zn(OH)2＋2Ag，正极1
mol
Ag2O反应生成2
mol
Ag，质量减少16
g，转移2
mol电子，在放电过程中转移3NA个电子时，正极减小的质量为＝24
g。
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